El Laboratorio de Caracterización de Biomasa (LCB), participa en los proyectos en curso, principalmente, de la Unidad de Biomasa y de Procesos de Conversión Térmica del CIEMAT. Las actividades de I+D+i del LCB se centran en tres líneas de investigación principales: desarrollo de métodos de caracterización energética, física y química de la biomasa, toma de muestra y calidad de la biomasa (emisiones contaminantes), y reducción de la formación de escorias y reducción de la corrosión en procesos termoquímicos, a nivel laboratorio, planta piloto y planta industrial.

Equipos principales y procedimientos:

Calorimetría:

Dos calorímetros para la determinación del poder calorífico superior en los biocombustibles sólidos, biomasa o residuos inquemados procedentes de los procesos termoquímicos aplicando, ente otras, las normas UNE-EN-ISO para los biocombustibles sólidos.

• Calorímetro automático isoperibólico, marca Parr, modelo 6400.
• Calorímetro automático adiabático e isoperibólico, marca IKA, modelo C 5000.

 

Análisis térmico:

Dos analizadores termogravimétricos (TGA) para la determinación de los contenidos de ceniza, materia volátil y humedad de la biomasa o los residuos derivados de sus procesos termoquímicos. El laboratorio también dispone de un analizador termogravimétrico con calorimetría de barrido diferencial (TGA-DSC) para la determinación, además de la pérdida de peso en función de la temperatura, de las reacciones exotérmicas o endotérmicas involucradas en los procesos termoquímicos.

• Analizadores termogravimétricos multimuestra (TGA), marca Leco, modelo 701.
• Analizador termogravimétrico con calorimetría de barrido diferencial (TGA-DSC), marca Setaram, modelo Setsys Evolution 1750. 

 

Análisis elemental orgánico:

Dos analizadores elementales para la determinación del carbono, nitrógeno, hidrógeno y azufre en biocombustibles sólidos, biomasa o residuos procedentes de los procesos termoquímicos, aplicando las normas UNE-EN-ISO para los biocombustibles sólidos u otras.

• Analizador elemental C, H, N y S, micro muestra, marca Thermo Fisher Scientific, modelo Flash.
• Analizador elemental C, H, N y S, macro muestra, marca Leco, modelo TruSpec.

 

Análisis de cloro y azufre:

Dos cromatógrafos iónicos para la determinación del cloro y azufre en los biocombustibles sólidos, biomasa o residuos procedentes de los procesos termoquímicos; aplicando, entre otras, las normas UNE-EN-ISO para los biocombustibles sólidos.

• Cromatógrafo iónico, marca Metrohm, modelo 883 Basic IC Plus. 
• Cromatógrafo iónico, marca Metrohm, modelo 732+733 IC.

 

Análisis de elementos inorgánicos:

Dos equipos instrumentales para la determinación de elementos inorgánicos (Al, Ca, Fe, K, Mg, Na, P, S, Si, Ba, Mn, Sr, Ti y Zn) en los biocombustibles sólidos, biomasa o residuos procedentes de los procesos termoquímicos, aplicando, entre otras, las normas UNE-EN-ISO para los biocombustibles sólidos.

• Espectrómetro de emisión óptica con plasma inductivamente acoplado (ICP-OES), marca Thermo Jarrell Ash, modelo IRIS AP.
• Espectrómetro de fluorescencia de rayos X (XRF), marca PANalytical, modelo Axios.

Análisis de elementos minoritarios y traza:

Equipos instrumentales para la determinación de elementos minoritarios y traza (As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, Zn, etc) en los biocombustibles sólidos, biomasa o residuos procedentes de los procesos termoquímicos, aplicando normas UNE-EN-ISO para los biocombustibles sólidos u otras. Para la determinación de mercurio, dispone de un analizador directo de mercurio.

• Espectrómetro de masas con plasma de argón inductivamente acoplado (ICP-MS), marca Thermo Fisher Scientific, modelo iCAP Q.
• Analizador directo de mercurio, marca Milestone, modelo DMA-80.

 

Compuestos inorgánicos:

Difractómetro de rayos X para la identificación de las fases minerales contenidas en los biocombustibles sólidos, biomasa o residuos procedentes de los procesos termoquímicos. Para la semicuantificación de fases, dispone de análisis de Rietveld.

• Difractómetro de rayos X (XRD), marca PANalytical, modelo X´Pert-Pro.

 

Fusibilidad:

Dos equipos automáticos para la determinación del comportamiento de fusibilidad de la ceniza contenida en los biocombustibles sólidos, biomasa o residuos procedentes de los procesos termoquímicos, aplicando la norma UNE-EN-ISO 21404:2020 para los biocombustibles sólidos.

• Microscopio de calefacción óptico, marca Hesse Instruments, modelo HT15.
• Microscopio de calefacción óptico multimuestra, marca CKIC, modelo 5E-AF4115.

 

Microscopía electrónica de barrido con microanálisis de elementos:

Microscopio electrónico de barrido (SEM) para obtener información morfológica de gran resolución de muestras de muy diversa índole (ceniza, aceros, biomasa, etc.). Con el sistema de microanálisis por EDX se analizan los elementos contenidos en porciones micrométricas de la muestra de ensayo. Se dispone de equipos de corte, pulido y recubrimiento con oro y grafito para la preparación de las muestras a caracterizar.

• Microscopio electrónico de barrido con microanálisis de elementos (SEM-EDX), marca Zeiss, modelo EVO LS 10..

 

Analizador foto-óptico de tamaño y forma de partículas:

Analizador foto-óptico para obtener la distribución de tamaño (en superficie y en volumen) de las partículas contenidas en muestras de muy diversa índole (biocombustibles sólidos, biomasa, ceniza, etc.). Además, este equipo ofrece parámetros de forma, tales como la relación longitud-anchura, esfericidad, circularidad o la superficie específica de cada una de las partículas que forman la porción de ensayo.

• Analizador foto-óptico de partículas, marca Haver & Boecker, modelo  CPA 4-2.

 

Análisis de compuestos orgánicos volátiles: Cromatografía de gases y espectrometría de masas (GC-MS):

Cromatógrafo de gases con espectrómetro de masas triple cuadrupolo (GC-MS), y sistema de purga y trampa. Además, el laboratorio dispone de equipos de extracción líquida presurizada y evaporación de disolvente mediante ultracentrifugación a baja presión. Este tipo de equipamiento permite la determinación de compuestos orgánicos volátiles y semivolátiles en diferentes productos naturales y matrices medioambientales

• Cromatógrafo de gases y espectrómetro de masas en tándem, triple cuadrupolo, marca Thermo Fisher Scientific, modelo Trace 1300 - TSQ 9000 – Atom XYZ (GC-MS-MS).
• Equipo automático de extracción sólido-líquido presurizada, Marca Thermo Fisher Scientific, modelo Dionex ASE 350.
• Equipo automático de concentración de muestra y evaporación de disolvente, marca Genevac, modelo Rocket.